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作为全球汽车品牌价值第一的丰田,如果没有个自己拿得出手的变速箱技术自然是说不过去的,当然,这也是不可能的。我们常听到自动变速箱内是由行星齿轮和多片离合器等构成,那么?究竟行星齿轮长什么样?请往下看。
上图是一个简单的单排行星齿轮结构图,由太阳轮、齿圈、行星轮和行星支架组成。其中太阳轮最小,行星支架最大(不要被图片误导),齿圈介于两者中间。因此,根据对不同部件的固定,输入动力以及输出动力,便可以得到不同的转矩。具体如下表:
固定件 | 主动件(输入动力) | 从动件(输出动力) | 传动比 | 相当于挡位 |
---|---|---|---|---|
齿圈 | 太阳轮 | 行星架 | 最大 | 1挡 |
太阳轮 | 齿圈 | 行星架 | 中(>1) | 2挡 |
太阳轮 | 行星架 | 齿圈 | 最小(<1) | 4挡 |
行星架 | 太阳轮 | 齿圈 | 偏大 | 倒挡 |
无 | 任意两个 | 另一个 | 1 | 3挡(直接挡) |
所有部件都不固定 | 0 | 空挡 |
虽然仅用一排行星齿轮就可以模拟出4个挡位,但是频繁的更换固定件、主动件和从动件显然是不现实的,因此在一台变速箱上通常有2到4组行星齿轮,根据行星齿轮的结构不同,可以分为辛普森式(Simpson)和拉维那式(Ravigneavx)。
辛普森式结构特点是由两组行星齿轮构成,前太阳轮、后太阳轮、前行星架、后齿圈都是独立元件,前齿圈和后行星支架为同一构件,并且和输出轴连接,输入轴为后太阳轮。这样,就可以通过两个制动器(标号1和10)、两个单项离合器(标号9和12)以及4个离合器(标号2、3、11、13)的相互结合,最终可形成4个前进挡及倒挡、空挡和驻车挡。感兴趣的网友可以参照下表看一看各个挡位的工作原理。
换挡执行元件 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
挡位 | 2 | 3 | 11 | 13 | 1 | 10 | 9 | 12 |
1挡 | ○ | ○ | ○ | |||||
2挡 | ○ | ○ | ○ | |||||
3挡 | ○ | ○ | ○ | |||||
4挡 | ○ | ● | ○ | |||||
倒挡 | ○ | ○ | ○ | |||||
○-接合、制动或锁止 ●-接合或制动,但不传递动力 |
是不是已经晕了呢?没有关系,编辑我目前也就弄懂了一挡的原理,9固定的是前行星支架,11与12串联固定后齿圈,因此,当后太阳轮输入动力时,后太阳轮直接带动输出轴输出动力,前齿圈与前太阳轮空转。如果有哪位高手看懂其他挡位原理,欢迎赐教。
再简要的说一下拉维那式行星齿轮机构,它与辛普森式最大的区别是两组行星齿轮共用一个齿圈和一个行星支架,通过行星轮的长短不同区分动力的传递。目前很多自动变速器制造商都是以拉维那式结构为主,也有复合式行星齿轮机构,而辛普森式行星齿轮结构变速箱的代表正是丰田。
丰田自动变速器主要分A系列和U系列,A系列代表与爱信自动变速合作出的产品,档位数从2速至6速都有,U系列是丰田转为旗下前驱车提供的产品,其中,代号U241E的4AT从2001年开始服役,首次搭载车型是汉兰达,至今仍用于凯美瑞中。
2007年,丰田与爱信合作推出了世界上第一台8速自动变速器,代号AA80E,AA是Aisin Automatic(爱信自动)的缩写,8代表挡位数量,0代表这是该系列的第一代产品,E表示的是Electronic control(电子控制)。它采用铝合金压铸而成,因此重量仅有95kg,比之前的6速自动变速箱仅增重10%,刚性还提升了30%,可以承受最大扭矩也提升了22%。它换挡时间仅需350ms(大众DSG变速箱换挡时间为200ms)。
首个搭载AA80E变速箱的车型是第四代雷克萨斯LS460,该车搭载一台4.6L V8发动机,最大输出功率283kw,最大扭矩498Nm,经过匹配8速变速箱,0-100km/h加速时间仅需5.7秒。对一款车重1925kg的豪华车来说,成绩已经相当惊人了。
小结:和其他品牌相比,丰田最近在变速箱产品上有些滞后,目前仍有很多车型还在使用4AT。但对于一般家用车而言,4AT维修成本低、故障率低,而且匹配得好,丰田4AT的车甚至比有些5AT甚至6AT省油,这些因素才是消费者更应该关注的问题,而不是盲目的追求挡位或者离合器的多少。
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